[發明專利]一種用于制冷系統的膨脹－壓縮一體化裝置

無效

• 申請號: 200810027159.7
• 申請日: 2008-04-01
• 公開（公告）號: CN101270929A
• 公開（公告）日: 2008-09-24
• 發明（設計）人: 黃沖;肖睿;何世輝;董凱軍;馮自平
• 申請（專利權）人: 中國科學院廣州能源研究所
• 主分類號: F25B1/00
• 分類號: F25B1/00
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司
• 代理人: 莫瑤江

技術領域

本發明涉及到制冷系統，尤其是一種應用于制冷系統的膨脹-壓縮一體化裝置。

背景技術

制冷系統工作時，制冷劑高壓高溫條件下冷凝(或冷卻)，在低壓低溫下蒸發，通常在冷凝器(或冷卻器)出口設置節流裝置，使高壓制冷劑減壓為低壓制冷劑，然后進入蒸發器蒸發制冷。但節流的不可逆損失減低了制冷系統性能系數COP，且隨著高低壓壓力差的增大，不可逆損失增大，性能系數COP降低更多。因而有人采用膨脹機代替節流裝置，能夠回收膨脹功，提高性能系數COP，特別是以CO₂作為制冷劑的制冷系統，由于其高低壓壓力差較大，膨脹比較大，尤其適合應用膨脹機代替節流裝置，這樣有助于提高制冷性能。

現有技術中已涉及的膨脹功利用技術一般要與壓縮機(該壓縮機本身另外有電機帶動)配套使用，即高壓制冷劑進膨脹機做功，輸出機械功(例如轉動)給壓縮機主軸，壓縮機主軸在電機和膨脹功共同作用下壓縮制冷劑做功。例如，最常用的技術方案是膨脹機與壓縮機分開，兩者通過軸連接，傳遞機械功；另外一種技術方案如專利號為02145524.4，專利名稱為“一種制冷系統用轉子壓縮-膨脹機”的發明專利，該發明專利是將膨脹機與壓縮機合為一體，利用膨脹功驅動壓縮機。

上述兩種利用膨脹功的方案都要對壓縮機本身進行改動，實施起來有一定困難，對于第一種技術，需要在現有壓縮機中伸出一根軸與膨脹機連接，存在以下的一些問題：需要對現有的壓縮機結構進行改動；在該軸位置容易出現制冷劑泄露；壓縮機與膨脹機要同軸安裝，需要較高的安裝精度。

對于第二種技術，膨脹機與壓縮機一體機的優點是簡化結構，方便安裝，但同樣存在以下問題：需要重新設計壓縮機，膨脹機與壓縮機的匹配較難掌握，特別是在變工況的情況下；新的壓縮機結構復雜，部件多，可靠性降低，需要更長的驗證時間；高壓氣體在壓縮機內部的膨脹機膨脹成低壓低溫的氣液混合物，氣液混合物在高溫壓縮機內部流動，會造成部分的冷量損失。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足。提供一種可與壓縮機完全獨立，徹底分離、無需對原有壓縮機進行改動，且能實現在一側高壓氣體膨脹做功，同時把功傳遞到另外一側進行低壓氣體壓縮的膨脹-壓縮一體化裝置。

為實現以上目的，本發明采取了以下的技術方案：一種用于制冷系統的膨脹-壓縮一體化裝置，包括有相互連接的膨脹腔和壓縮腔，該膨脹腔具有膨脹腔入口和出口，該壓縮腔具有壓縮腔入口和壓縮腔出口，膨脹腔內設置有膨脹葉片，壓縮腔內設置有離心葉片；還包括有轉軸，該轉軸的一端與所述膨脹葉片連接，其另一端與所述離心葉片連接。

所述膨脹腔由膨脹腔蓋板和膨脹渦殼構成，在所述膨脹腔蓋板上設置有噴嘴，該噴嘴在膨脹腔內的一端開口朝向所述膨脹葉片，其另一端與所述膨脹腔入口連接。

所述壓縮腔由壓縮腔蓋板和壓縮渦殼構成。該壓縮渦殼可采用渦旋狀，使高速旋轉的制冷劑在渦殼中減速增壓，方便其從壓縮腔出口導出。

所述膨脹腔和壓縮腔之間通過軸套連接，該軸套的一端連接于膨脹渦殼，其另一端連接于壓縮渦殼，該轉軸穿過所述軸套。該軸套不僅起到連接膨脹腔和壓縮腔的作用，而且能將使轉軸穿過兩個腔的接觸部分保持密封狀態，外界雜質不易從該部分進入，同時也使得膨脹腔和壓縮腔內的制冷劑不易泄露。

在所述膨脹渦殼內壁設置有基座，所述膨脹葉片上下兩端活動固定于該基座內。由于膨脹葉片活動固定于基座內，因此當從膨脹腔入口進入高速高壓氣體時，高速氣體沖向膨脹葉片，能更方便的推動膨脹葉片輪旋轉。

本發明與現有技術相比，具有如下優點：該膨脹-壓縮一體化裝置與壓縮機完全獨立，徹底分離，且可完全采用原有的壓縮機，不必對壓縮機做任何的改動；膨脹和壓縮過程在同一機構完成，無須額外膨脹功利用裝置；同時膨脹葉片和離心葉片安裝在同一轉軸的兩端，使得兩者功率完全耦合；膨脹和壓縮均采用速度型，膨脹腔和壓縮腔的進出口都沒有閥片，沒有壓力設定，由制冷系統調節，該膨脹-壓縮一體化裝置可以直接取代常用的節流裝置，原壓縮機保持不變，可提高系統性能系數COP的10~15％。

附圖說明

圖1為本發明膨脹-壓縮一體化裝置結構示意圖；

圖2為本發明壓縮腔局部結構示意圖；

圖3為圖2的側面剖視圖；

附圖標記說明：1、噴嘴，2、膨脹腔蓋板，3、膨脹渦殼，4、壓縮渦殼，5、壓縮腔蓋板，6、離心葉片，7、膨脹葉片，8、軸套，9、轉軸，10、基座，11、膨脹腔入口，12、膨脹腔出口，13、壓縮腔入口，14、壓縮腔出口，15、膨脹腔，16、壓縮腔。

具體實施方式